Fabrication de puces
Si vous demandez quelle est la matière première de la puce, tout le monde répondra facilement: c'est du silicium. Ce n'est pas faux, mais d'où vient le silicium? En fait, c'est le sable le plus banal. C # 39; est difficile à imaginer GG. La structure coûteuse et compliquée, la puce puissante et mystérieuse proviennent du sable qui est fondamentalement sans valeur. Bien sûr, il doit y avoir un processus de fabrication compliqué entre les deux.
Matières premières de base pour la fabrication de copeaux
Si vous demandez quelle est la matière première de la puce, tout le monde répondra facilement: c'est du silicium. Ce n'est pas faux, mais d'où vient le silicium? En fait, c'est le sable le plus banal. C # 39; est difficile à imaginer GG. La structure coûteuse et compliquée, la puce puissante et mystérieuse proviennent du sable qui est fondamentalement sans valeur. Bien sûr, il doit y avoir un processus de fabrication compliqué entre les deux. Cependant, ce n'est pas seulement une poignée de sable qui peut être utilisée comme matière première. Il doit être soigneusement sélectionné pour en extraire les matières premières de silicium les plus pures. Imaginez si les matières premières les moins chères avec des réserves suffisantes étaient utilisées pour fabriquer des puces, quelle serait la qualité du produit fini, pouvez-vous toujours utiliser un processeur haute performance comme maintenant?
En plus du silicium, un matériau important pour la fabrication de puces est le métal. Jusqu'à présent, l'aluminium est devenu le principal matériau métallique pour la fabrication des pièces internes des processeurs, tandis que le cuivre est progressivement éliminé. Cela est dû à certaines raisons. À la tension de fonctionnement actuelle de la puce, les caractéristiques d'électromigration de l'aluminium sont nettement meilleures que celles du cuivre. Le soi-disant problème d'électromigration fait référence au fait qu'un grand nombre d'électrons circulent à travers une section de conducteur, les atomes de la substance conductrice sont impactés par les électrons et quittent leur position d'origine, laissant des lacunes. Rester dans d'autres endroits provoquera un court-circuit dans d'autres endroits et affectera la fonction logique de la puce, ce qui la rendra inutilisable.
C'est la raison pour laquelle de nombreux Northwood Pentium 4 sont remplacés par SNDS (North Wood Storm Syndrome). Lorsque les passionnés ont overclocké Northwood Pentium 4 pour la première fois, ils étaient impatients de réussir. Lorsque la tension de la puce a été considérablement augmentée, de graves problèmes d'électromigration ont causé la paralysie de la puce. Il s'agit de la première expérience d'Intel&avec la technologie d'interconnexion en cuivre, et elle doit clairement être améliorée. Mais d'un autre côté, l'utilisation de la technologie d'interconnexion en cuivre peut réduire la surface de la puce. Dans le même temps, en raison de la résistance plus faible du conducteur en cuivre, le courant qui le traverse est également plus rapide.
En plus de ces deux matériaux principaux, certains types de matières premières chimiques sont nécessaires dans le processus de conception des puces. Ils jouent des rôles différents et ne seront pas répétés ici.
La phase de préparation de la fabrication des puces
Une fois la collecte des matières premières nécessaires terminée, certaines de ces matières premières doivent être prétraitées. En tant que matière première la plus importante, le traitement du silicium est crucial. Tout d'abord, les matières premières de silicium doivent être purifiées chimiquement, et cette étape les amène à un niveau de matière première qui peut être utilisé par l'industrie des semi-conducteurs. Pour que ces matières premières de silicium répondent aux besoins de traitement de la fabrication de circuits intégrés, elles doivent également être mises en forme. Cette étape est accomplie en faisant fondre les matières premières de silicium, puis en versant du silicium liquide dans un grand récipient en quartz à haute température.
Ensuite, les matières premières sont fondues à haute température. Nous avons appris dans la classe de chimie du collège que de nombreux atomes à l'intérieur d'un solide ont une structure cristalline, tout comme le silicium. Afin de répondre aux exigences des processeurs hautes performances, toute la matière première silicium doit être du silicium monocristallin très pur. Ensuite, la matière première de silicium est extraite du récipient à haute température par étirage rotatif, et un lingot de silicium cylindrique est produit. A en juger par le procédé actuellement utilisé, le diamètre de la section transversale circulaire du lingot de silicium est de 200 mm. Mais maintenant, Intel et d'autres sociétés ont commencé à utiliser des lingots de silicium de 300 mm de diamètre. Il est assez difficile d'augmenter la section transversale tout en conservant les différentes caractéristiques du lingot de silicium, mais tant que l'entreprise est prête à investir beaucoup d'argent pour étudier, cela peut toujours être réalisé. L # 39; usine d # 39; Intel&pour le développement et la production de lingots de silicium de 300 mm a coûté environ 3,5 milliards de dollars américains. Le succès de la nouvelle technologie permet à Intel de fabriquer des circuits intégrés aux fonctions plus complexes et plus puissantes. L'usine de lingots de silicium de 200 millimètres a également coûté 1,5 milliard de dollars. Le processus de fabrication des puces commence par le tranchage des lingots de silicium.
Lingot de silicium monocristallin
Après avoir fabriqué le lingot de silicium et vérifié qu'il s'agit d'un cylindre absolu, l'étape suivante consiste à trancher le lingot de silicium cylindrique. Plus la tranche est fine, moins on utilise de matériau et, naturellement, plus de puces de processeur peuvent être produites. Le tranchage nécessite également une finition miroir pour s'assurer que la surface est absolument lisse, puis vérifie la déformation ou d'autres problèmes. Cette étape de contrôle qualité est particulièrement importante, elle détermine directement la qualité de la puce finie.
Les nouvelles tranches doivent être dopées avec certaines substances pour en faire de véritables matériaux semi-conducteurs, puis des circuits à transistors représentant diverses fonctions logiques sont gravés dessus. Les atomes de matière dopée pénètrent dans les espaces entre les atomes de silicium, et les forces atomiques agissent les unes sur les autres de sorte que les matières premières de silicium ont les caractéristiques des semi-conducteurs. Aujourd'hui, la fabrication de semi-conducteurs de&est plus un processus CMOS (complément métal-oxyde-semi-conducteur). Le terme complémentaire fait référence à l'interaction entre les transistors MOS de type N et les transistors MOS de type P dans les semi-conducteurs. N et P représentent respectivement l'électrode négative et l'électrode positive dans le processus électronique. Dans la plupart des cas, la tranche est dopée avec des produits chimiques pour former un substrat de type P. Le circuit logique inscrit dessus doit être conçu pour suivre les caractéristiques du circuit nMOS. Ce type de transistor a une plus grande utilisation de l'espace et est plus économe en énergie. Dans le même temps, dans la plupart des cas, l'apparition des transistors pMOS doit être limitée autant que possible, car, dans les étapes ultérieures du processus de fabrication, des matériaux de type N doivent être implantés dans le substrat de type P, et ce processus conduira à la formation de tubes pMOS.
Une fois le travail d'incorporation des produits chimiques terminé, le tranchage standard est terminé. Ensuite, chaque tranche est placée dans un four à haute température et chauffée, et un film de dioxyde de silicium est généré sur la surface de la tranche en contrôlant le temps de chauffage. En surveillant étroitement la température, la composition de l'air et le temps de chauffage, l'épaisseur de la couche de silice peut être contrôlée. Dans le processus de fabrication de 90 nanomètres d'Intel GG, la largeur de l'oxyde de grille est aussi petite qu'une étonnante épaisseur de 5 atomes. Ce circuit de grille de couche fait également partie du circuit de grille de transistor. Le rôle du circuit de grille à transistor est de contrôler le flux d'électrons entre eux. Grâce au contrôle de la tension de grille, le flux d'électrons est strictement contrôlé, quelle que soit la taille de la tension des ports d'entrée et de sortie. Le processus final de la préparation consiste à recouvrir une couche photosensible sur la couche de dioxyde de silicium. Cette couche de matériau est utilisée pour d'autres applications de contrôle dans la même couche. Cette couche de matériau a une bonne photosensibilité lorsqu'elle est séchée, et une fois le processus de photolithographie terminé, elle peut être dissoute et éliminée par des méthodes chimiques.
Photogravure
Il s'agit d'une étape très compliquée dans le processus de fabrication actuel des puces. Pourquoi dites vous cela? Le processus de photogravure consiste à utiliser une certaine longueur d'onde de lumière pour graver le score correspondant dans la couche photosensible, modifiant ainsi les propriétés chimiques du matériau. Cette technologie a des exigences extrêmement strictes sur la longueur d'onde de la lumière utilisée, ce qui nécessite l'utilisation de rayons ultraviolets de courte longueur d'onde et de lentilles à grande courbure. Le processus de gravure est également affecté par des taches sur la plaquette. Chaque étape de gravure est un processus complexe et délicat. La quantité de données requise pour concevoir chaque étape du processus peut être mesurée en unités de 10 Go, et les étapes de gravure nécessaires pour fabriquer chaque processeur sont de plus de 20 étapes (chaque couche est gravée). De plus, si les dessins gravés de chaque couche sont agrandis plusieurs fois, cela peut être encore plus compliqué que la carte de toute la ville de New York et de la zone suburbaine. Imaginez réduire l'ensemble de la carte de New York à une zone réelle deseulement 100 millimètres carrés. Sur la puce, alors vous pouvez imaginer à quel point la structure de cette puce est compliquée.
Lorsque toutes ces gravures sont terminées, la plaquette est retournée. La lumière à courte longueur d'onde est irradiée sur la couche photosensible de la tranche à travers l'encoche évidée sur le gabarit de quartz, puis la lumière et le gabarit sont retirés. Le matériau de couche photosensible exposé à l'extérieur est éliminé par des procédés chimiques, et du dioxyde de silicium est immédiatement généré sous la position vacante.
Se doper
Une fois le matériau de couche photosensible restant retiré, ce qui reste est la couche de dioxyde de silicium de la tranchée remplie et la couche de silicium exposée sous la couche. Après cette étape, une autre couche de dioxyde de silicium est terminée. Ensuite, une autre couche de polysilicium avec une couche photosensible est ajoutée. Le polysilicium est un autre type de circuit de porte. En raison de l'utilisation de matières premières métalliques (d'où le nom de semi-conducteurs à oxyde métallique), le polysilicium permet d'établir des portes avant que la tension au port de file d'attente du transistor ne devienne active. La couche photosensible est également gravée par la lumière de courte longueur d'onde à travers le masque. Après une autre gravure, tous les circuits de grille nécessaires ont été essentiellement formés. Ensuite, la couche de silicium exposée est bombardée chimiquement avec des ions. Le but ici est de créer un canal N ou un canal P. Ce processus de dopage crée tous les transistors et la connexion de circuit entre eux. Aucun transistor n'a une entrée et une sortie, et les deux extrémités sont appelées ports.
Répétez ce processus
À partir de cette étape, vous continuerez à ajouter des couches, à ajouter une couche de dioxyde de silicium, puis une fois la lithographie. Répétez ces étapes, et puis il y a une architecture tridimensionnelle multicouche, qui est l'état embryonnaire du processeur que vous utilisez actuellement. Entre chaque couche, la technologie du revêtement métallique est utilisée pour réaliser la connexion conductrice entre les couches. Aujourd'hui, le processeur P4 de&utilise 7 couches de connexions métalliques, tandis que Athlon64 utilise 9 couches. Le nombre de couches utilisées dépend de la conception de la mise en page initiale et ne représente pas directement la différence de performance du produit final.
Dans les prochaines semaines, les plaquettes seront testées une par une, notamment en testant les caractéristiques électriques de la plaquette pour voir s'il y a des erreurs logiques, et si oui, sur quelle couche et ainsi de suite. Après cela, chaque unité de puce sur la plaquette qui a un problème sera testée individuellement pour déterminer si la puce a des besoins de traitement spéciaux.
Ensuite, la tranche entière est découpée en unités de puce de processeur individuelles. Lors du test initial, les unités qui ont échoué au test seront abandonnées. Ces unités de puce qui sont coupées seront emballées d'une certaine manière afin de pouvoir être insérées en douceur dans la carte mère d'une certaine spécification d'interface. La plupart des processeurs Intel et AMD sont recouverts d'un dissipateur thermique. Une fois le produit fini du processeur terminé, une gamme complète de tests de fonctionnement de la puce est également nécessaire. Cette partie produira différentes qualités de produits, certaines puces fonctionnent à une fréquence relativement élevée, de sorte que le nom et le nombre de produits à haute fréquence sont étiquetés, et les puces avec des fréquences de fonctionnement relativement basses sont modifiées pour étiqueter d'autres modèles à basse fréquence. Il s'agit du processeur de positionnement différent sur le marché. Et certains processeurs peuvent présenter des lacunes dans la fonction de la puce. Par exemple, il présente des défauts dans la fonction de cache (ce défaut suffit à paralyser la plupart des puces), puis elles seront protégées d'une certaine capacité de cache, réduisant les performances, et bien sûr, abaissant le prix du produit. C'est Celeron Et l'origine de Sempron.
Une fois le processus d'emballage de la puce terminé, de nombreux produits doivent effectuer un autre test pour s'assurer qu'il n'y a pas d'omission dans le processus de fabrication précédent et que le produit est entièrement conforme aux spécifications sans déviation.
Article et photos d'Internet, le cas échéant, veuillez d'abord nous contacter pour supprimer.
NeoDen fournit des solutions d'assemblage complètes SMT, y compris un four SMTreflow, une machine à souder à la vague, une machine de prélèvement et de placement, une imprimante de pâte à souder, un chargeur de PCB, un déchargeur de PCB, un monteur de puces, une machine SMT AOI, une machine SMT SPI, une machine SMT X-Ray, une chaîne d'assemblage SMT, Équipement de production de circuits imprimés Pièces de rechange SMT, etc. de tout type de machines SMT dont vous pourriez avoir besoin, veuillez nous contacter pour plus d'informations:
Hangzhou NeoDen Technology Co., Ltd
La toile:www.neodentech.com
Email:info@neodentech.com